מאז שהאסטרונומים הבינו שהיקום נמצא במצב התפשטות תמידי וכי ככל הנראה פיצוץ אדיר התחיל את כולו לפני 13.8 מיליארד שנה (המפץ הגדול), היו שאלות בלתי פתורות לגבי מתי ואיך נוצרו הכוכבים הראשונים. בהתבסס על נתונים שנאספו על ידי בדיקת Wilkinson Microb Anisotropy Probe (WMAP) ומשימות דומות, נאמר כי זה קרה כמאה מיליון שנה לאחר המפץ הגדול.
חלק גדול מהפרטים כיצד עבד תהליך מורכב זה נותרו בגדר תעלומה. עם זאת, עדויות חדשות שנאספו על ידי צוות בראשות חוקרים ממכון מקס פלאנק לאסטרונומיה מצביעות על כך שהכוכבים הראשונים כנראה התגבשו די מהר. באמצעות נתונים מטלסקופים מגלן במצפה הכוכבים לאס קמפאנה, הצוות צפה בענן גז בו התרחשה היווצרות כוכבים 850 מיליון שנה בלבד לאחר המפץ הגדול.
המחקר שתיאר את ממצאיהם שהופיעו לאחרונה במחקר כתב עת אסטרופיסיהובל על ידי אדוארדו באנאדו. חבר במכון קרנגי למדע באותה תקופה, בנאדו וחבריו התבוננו בענן הגז בזמן שערכו תצפיות המשך בסקר שנערך בקרב 15 הקוואזרים הרחוקים ביותר הידועים.
סקר זה הוכן על ידי קיארה מוצוצ'לי, אסטרונום במצפה הדרומי האירופי (ESO) וסופר משותף למחקר, כחלק מהדוקטורט שלה. מחקר במכון מקס פלאנק לאסטרונומיה. תוך כדי בחינת ספקטרום של קוואזאר אחד בפרט (P183 + 05), הם ציינו שיש לו כמה מאפיינים מוזרים למדי.
באמצעות טלסקופי מגלן של מגרן בגובה 6.5 מ 'במצפה לאס קמפנס בצ'ילה, זיהו בנאדו וחבריו את התכונות הספקטרליות למה שהן היו: ענן גז סמוך שהואר על ידי הקוואסר. הספקטרום גם אמר להם עד כמה רחוק ענן הגז מכדור הארץ - במרחק של יותר מ 13 מיליארד שנות אור - מה שהפך אותו לאחד הרחוקים ביותר שאי פעם נצפו וזוהו על ידי אסטרונומים.
בנוסף, הם מצאו ספקטרומים שהצביעו על קיומם של כמויות עקבות של יסודות כמו פחמן, חמצן, ברזל ומגנזיום - שמכונה כימית "מתכות" מכיוון שהם כבדים יותר מהליום. אלמנטים כאלה נוצרו בתקופת היקום הקדום, כאשר הדורות הראשונים של הכוכבים (המכונה "אוכלוסיה III") שיחררו אותם לקוסמוס לאחר שהגיעו לסוף תוחלת החיים שלהם והתפוצצו כסופרנובות.
כפי שאמר מייקל ראוך, אסטרונום ממכון קרנגי למדע וסופר משותף של המחקר החדש:
"לאחר ששוכנענו כי [אנו] מסתכלים על גז כזה וטהור רק 850 מיליון שנה לאחר המפץ הגדול התחלנו לתהות אם מערכת זו עדיין יכולה לשמור על חתימות כימיות המיוצרות על ידי הדור הראשון של הכוכבים."
מציאת דור הכוכבים הראשון הייתה מזמן מטרתם של האסטרונומים שכן היא תאפשר הבנה מקיפה יותר של תולדות היקום. ככל שחלף הזמן, יסודות כבדים יותר ממימן מילאו תפקיד מפתח ביצירת כוכבים, כאשר החומר מתגבש זה בזה בגלל משיכה הדדית ואז עוברים התמוטטות כבידה.
מכיוון שמאמינים כי רק מימן והליום היו קיימים ביקום לאחר המפץ הגדול, לדור הכוכבים הראשון לא היו היסודות הכימיים הללו - מה שמבדיל אותם מכל דור שהגיע אחריו. לפיכך היה מפתיע לציין את השפע היחסי של יסודות אלה בענן גז כה מוקדם, שהיה למעשה דומה למה שאסטרונומים רואים בענני גז אינטגלקטי כיום.
תצפיות אלה מציבות אתגר מרכזי לתיאוריות המקובלות לגבי התפתחותם של הכוכבים הראשונים ביקום שלנו. בעיקרו של דבר, זה מצביע על היווצרות הכוכבים כנראה החלה הרבה יותר מוקדם על מנת לייצר יסודות כימיים אלה. בהתבסס על מחקרים שעסקו בסופרנובות מסוג Ia, מעריכים כי הפיצוצים הנחוצים לייצור מתכות אלה עם השפע הנצפה ייקח כמיליארד שנה עד שיקרה.
בקיצור, יתכן שמדענים עברו בערך דור בכל הנוגע למועד בו נולדו הכוכבים הראשונים, והמשמעה שאולי היו כאלה בסביבות היקום הקדום ביותר של היקום. משמעות הדבר היא שהכוכבים הראשונים היו צריכים להיווצר די מהר מהמרק הקדמון של מימן והליום שהיה היקום הקדום. לממצא זה יכולות להיות השלכות חמורות על התיאוריות לגבי האבולוציה הקוסמית.
כפי שאמר Bañados, המטרה כעת היא לאשר זאת על ידי מציאת ענני גז נוספים שיש להם שפע כימי דומה:
"זה מרגש שנוכל למדוד מתכות ושפע כימי כל כך מוקדם בתולדות היקום, אבל אם נרצה לזהות את חתימות הכוכבים הראשונים אנו צריכים לחקור עוד קודם בהיסטוריה הקוסמית. אני אופטימי שנמצא ענני גז רחוקים עוד יותר, שיכולים לעזור לנו להבין כיצד נולדו הכוכבים הראשונים. "
היחסיות אומרת לנו שהמרחב והזמן הם שני ביטויים של אותה מציאות. ארגו, בהסתכלות רחוק יותר אל היקום, אנו גם מסתכלים רחוק יותר בזמן. בכך הצליחו האסטרונומים להתאים את המודלים והרעיונות הקוסמולוגיים שלהם לגבי איך ומתי הכל התחיל. הידיעה שהכוכבים הראשונים ביקום עשויים לקבל את מקורם לתקופה מוקדמת עוד יותר; ובכן, זה רק חלק מעקומת הלמידה!
